CN102002196A

CN102002196A - 耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶

Info

Publication number: CN102002196A
Application number: CN 201010618897
Authority: CN
Inventors: 田中龙
Original assignee: SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO Ltd
Current assignee: SHANGHAI ZHONGLI AUTOMOBILE PARTS CO Ltd
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-04-06
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102002196B

Abstract

本发明提供了一种耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，由充油三元乙丙橡胶70-85重量份、非充油三元乙丙橡胶15-30重量份、苯并咪唑类防老剂1.5-2重量份、对苯二胺类防老剂1-2重量份、二氢化喹啉类防老剂1.5-3重量份、石蜡0.5-1重量份、活性剂8-12重量份、硬脂酸3-4.5重量份、补强剂35-50重量份、增塑剂10-20重量份、硫化剂1.25-1.75重量份以及促进剂5-7.1重量份制成。本发明的优点是成本低、所得橡胶兼具较高的耐高温性能和耐疲劳寿命。

Description

耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶

技术领域

本发明涉及一种耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，属于橡胶技术领域。

背景技术

汽车排气管吊环主要作用是固定排气管，减少排气管在运动时产生的震动，防止排气管与汽车底盘之间的碰撞。因为吊环主要作用是减振和隔振，所以一般使用高分子弹性材料，也就是橡胶。由于排气管温度较高，一般在70到120度之间，有甚者可达到150到175度左右，所以对耐高温有很高的要求。其次在使用过程中吊环受力拉伸和不断往复的运动，造成吊环断裂损坏，所以又要求吊环有一定的疲劳强度以保证耐久性。综合考虑吊环使用接触的高温以及暴露在外的耐候性、耐臭氧性以及橡胶成本，较适合的材料为三元乙丙橡胶，目前国内外汽车厂也都在使用。三元乙丙橡胶强度低，用硫磺硫化耐热最高达到125度，用过氧化物硫化耐热最高也只能达到150度。且用过氧化物硫化相对强度更低，会大大降低疲劳寿命，生产工艺性也不好。再者排气管吊环要求较低的动刚度以降低排气管传递给车身的震动和避免共振，这就需要配方设计成低硬度的橡胶。而橡胶硬度的限制较大影响了橡胶强度的提升，进一步造成排气管吊环性能的研发难度，由此引起售后索赔的趋势在不断增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种兼具较高的耐高温性能和耐疲劳强度的汽车排气管吊环用橡胶。

为了达到上述目的，本发明提供了一种耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，由充油三元乙丙橡胶70-85重量份、非充油三元乙丙橡胶15-30重量份、苯并咪唑类防老剂1.5-2重量份、对苯二胺类防老剂1-2重量份、二氢化喹啉类防老剂1.5-3重量份、石蜡0.5-1重量份、活性剂8-12重量份、硬脂酸3-4.5重量份、补强剂35-50重量份、增塑剂10-20重量份、硫化剂1.25-1.75重量份以及促进剂5-7.1重量份制成。

所述的促进剂优选为秋兰姆类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、噻唑类促进剂以及次磺酰胺类促进剂中的一种或两种以上的混合物。本发明发现低硫有效硫化体系的合理配比相比过氧化物硫化耐热性丝毫不差，特别是多种促进剂的选用及合理并用能明显提高橡胶强度，并提高了耐热性。

所述的促进剂优选为二硫化四甲基秋兰姆和二硫化四乙基秋兰姆的混合物，二丁基二硫代氨基甲酸锌、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二硫化二苯并噻唑的混合物，或它们的组合。采用耐热和压缩变形较好的二硫化四甲基秋兰姆（其有效硫含量约为13.3％）与耐热性更好的二硫化四乙基秋兰姆（其有效硫含量约为11％）之间的并用，由于这二种促进剂都含有有效硫，所以能显著提高橡胶强度和疲劳强度。二丁基二硫代氨基甲酸锌、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二硫化二苯并噻唑的有效混合，有效地活化了整个硫化体系。因二丁基二硫代氨基甲酸锌既是促进剂又兼有防老剂作用，更是噻唑和次磺酰胺类促进剂的良好活性剂，并用在一起达到更佳的协同效应。

所述的硫化剂优选为硫磺、橡胶用含硫化合物或它们的混合物。所述的橡胶用含硫化合物优选为二硫化二吗啡啉。将上述促进剂与硫速平缓的二硫化二吗啡啉（其有效硫含量约为27％）并用，可以更进一步提高橡胶强度，且硫化平坦性得到较好的改善。

所述的苯并咪唑类防老剂优选为2-硫醇基苯并咪唑。所述的对苯二胺类防老剂优选为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺或N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺。所述的二氢化喹啉类防老剂优选为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物（防老剂RD）。本发明发现使用抗氧剂2-硫醇基苯并咪唑与防老剂2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物并用耐热性极佳，再加入N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺或N-异丙基-N’-苯基对苯二胺后达到更好的协同效应。

本发明还发现在相同配方条件下，活性剂和硬脂酸用量的增加可提高橡胶交联密度和抗返原性，从而改善耐热性。

所述的活性剂优选活性氧化锌。所述的充油三元乙丙橡胶优选为V3666。所述的非充油三元乙丙橡胶优选为778Z。所述的补强剂优选为N-330碳黑。所述的增塑剂优选为石蜡油2280。

本发明的优点是成本低，不需要加入特殊昂贵的的材料，也不需要特殊的加工工艺。整个生产过程操作方便，所用原材料易于采购，所得橡胶具有极佳的耐高温耐疲劳性能。

具体实施方式

下面结合实施例来具体说明本发明。实施例1-6中所用的V3666由美国埃克森美孚公司生产；所用的778Z由荷兰DSM公司生产；所用的2-硫醇基苯并咪唑由上海敦煌化工厂生产；所用的N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺以及2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物由中国石化南京化工厂生产；所用活性氧化锌由广东台翔化工有限公司生产；所用硬脂酸由上海延安油脂化工厂生产；所用的N-330碳黑由上海卡博特碳黑厂生产；所用的石蜡油2280由上海锦辉润滑油厂生产；所用的二硫化二吗啡啉由上海邦德实业有限公司生产；所用的二硫化四甲基秋兰姆、二硫化四乙基秋兰姆以及二丁基二硫代氨基甲酸锌由浙江黄岩浙东橡胶助剂有限公司生产；所用的二硫化二苯并噻唑由中国石化南京化工厂生产；所用的 N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺由上海橡胶助剂厂生产。

实施例1

一种耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，由如下以重量份计的原料制成：

V3666 85份； 778Z 15份；2-硫醇基苯并咪唑2份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物1.5份；活性氧化锌12份；硬脂酸4份；石蜡 0.5份；N-330碳黑50份；石蜡油2280 15份；硫磺0.25份；二硫化二吗啡啉1.5份；二硫化四甲基秋兰姆1.2份；二硫化四乙基秋兰姆0.8份；二丁基二硫代氨基甲酸锌1份；二硫化二苯并噻唑0.5份以及N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份。

上述组合物的制备可以采用开炼机混炼或密炼机混炼，其步骤如下：

开炼机混炼：将778Z和V3666同时放入开炼机混合，待压软成片后添加活性剂、硬脂酸、防老剂和石蜡，120s后加入一半的补强剂和增塑剂，150s后加入剩下的一半补强剂，180s后下片停放，其中开炼机温度为50∽120℃。

开炼机加硫：将一段混炼胶压软后加入硫化剂和促进剂，240秒后下片。过程要求至少薄通三次并打三个三角包，开炼机辊筒温度控制在50～70℃。

密炼机混炼：将778Z和V3666同时投入密炼机混合，30s后同时投入活性剂、硬脂酸防老剂和石蜡，40s后投入补强剂和增塑剂，200s后排胶下片停放。其中密炼室温度为60∽130℃。

密炼机加硫：将一段混炼胶投入到密炼机，20s后同时投入硫化剂和促进剂， 180s后排胶在开炼机上薄通下片停放。开炼机过程要求至少薄通三次并打三个三角包，其中密炼室温度为60～80℃、开炼机辊筒温度为50～70℃。

实施例2

V3666 80份； 778Z 20份；2-硫醇基苯并咪唑1.5份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物2份；活性氧化锌10份；硬脂酸3.5份；石蜡 1份；N-330碳黑45份；石蜡油2280 15份；硫磺0.3份；二硫化二吗啡啉1.2份；二硫化四甲基秋兰姆1.5份；二硫化四乙基秋兰姆1份；二丁基二硫代氨基甲酸锌1份；二硫化二苯并噻唑0.8份以及N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份。

制备方法与实施例1相同。

实施例3

V3666 70份； 778Z 30份；2-硫醇基苯并咪唑1.5份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物3份；活性氧化锌8份；硬脂酸3份；石蜡 1份；N-330碳黑35份；石蜡油2280 10份；硫磺0.25份；二硫化二吗啡啉1份；二硫化四甲基秋兰姆1.2份；二硫化四乙基秋兰姆1.6份；二丁基二硫代氨基甲酸锌1.5份；二硫化二苯并噻唑1份以及N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.8份。

制备方法与实施例1相同。

实施例4

V3666 80份； 778Z 20份；2-硫醇基苯并咪唑2份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1.5份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物2份；活性氧化锌12份；硬脂酸4.5份；石蜡 0.5份；N-330碳黑50份；石蜡油2280 20份；硫磺0.35份；二硫化二吗啡啉1份；二硫化四甲基秋兰姆0.8份；二硫化四乙基秋兰姆1.5份；二丁基二硫代氨基甲酸锌1.5份；二硫化二苯并噻唑1.2份以及N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8份。

制备方法与实施例1相同。

实施例5

V3666 75份； 778Z 25份；2-硫醇基苯并咪唑2份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物2.5份；活性氧化锌11份；硬脂酸4份；石蜡 1份；N-330碳黑45份；石蜡油2280 20份；硫磺0.3份；二硫化二吗啡啉1.2份；二硫化四甲基秋兰姆0.8份；二硫化四乙基秋兰姆1.5份；二丁基二硫代氨基甲酸锌1份；二硫化二苯并噻唑1份以及N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.8份。

制备方法与实施例1相同。

实施例6

V3666 70份； 778Z 30份；2-硫醇基苯并咪唑1.5份； N-异丙基-N’-苯基对苯二胺2份；2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物2份；活性氧化锌10份；硬脂酸3.5份；石蜡 0.5份；N-330碳黑40份；石蜡油2280 15份；硫磺0.25份；二硫化二吗啡啉1.3份；二硫化四甲基秋兰姆1.5份；二硫化四乙基秋兰姆0.7份；二丁基二硫代氨基甲酸锌1.5份；二硫化二苯并噻唑0.8份以及N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份。

制备方法与实施例1相同。

将实施例1-6所得的橡胶制成汽车排气管吊环，做拉伸疲劳实验，实验条件为：预加载500N，振幅±8mm,频率6HZ，疲劳100万次后橡胶无破裂。

实施例1-6中橡胶老化实验在150℃×72h条件下拉伸强度变化率不超过25%；在175℃×72h条件下拉伸强度不超过35%。因此，本发明可以使三元乙丙橡胶在150℃和175℃条件下长期使用，而现有的三元乙丙橡胶老化实验基本在150℃×72h条件下拉伸强度变化率达到50%以上，175℃×72h条件下达到75%以上。

备注：橡胶热老化实验方法参照SAE J200中A27标准。

Claims

1.一种耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，由充油三元乙丙橡胶70-85重量份、非充油三元乙丙橡胶15-30重量份、苯并咪唑类防老剂1.5-2重量份、对苯二胺类防老剂1-2重量份、二氢化喹啉类防老剂1.5-3重量份、石蜡0.5-1重量份、活性剂8-12重量份、硬脂酸3-4.5重量份、补强剂35-50重量份、增塑剂10-20重量份、硫化剂1.25-1.75重量份以及促进剂5-7.1重量份制成。

2.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的促进剂为秋兰姆类促进剂、二硫代氨基甲酸盐类促进剂、噻唑类促进剂以及次磺酰胺类促进剂中的一种或两种以上的混合物。

3.如权利要求2所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的促进剂为二硫化四甲基秋兰姆和二硫化四乙基秋兰姆的混合物，二丁基二硫代氨基甲酸锌、N-环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺和二硫化二苯并噻唑的混合物，或上述两种混合物的组合。

4.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的硫化剂为硫磺、橡胶用含硫化合物或它们的混合物。

5.如权利要求4所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的橡胶用含硫化合物为二硫化二吗啡啉。

6.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的苯并咪唑类防老剂为2-硫醇基苯并咪唑。

7.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的对苯二胺类防老剂为N-异丙基-N’-苯基对苯二胺或N-（1，3-二甲基丁基）-N’-苯基对苯二胺。

8.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的二氢化喹啉类防老剂为2，2，4-三甲基-1，2-二氢化喹啉聚合物。

9.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的活性剂为活性氧化锌，补强剂为N-330碳黑，增塑剂为石蜡油2280。

10.如权利要求1所述的耐高温耐疲劳的汽车排气管吊环用橡胶，其特征在于，所述的充油三元乙丙橡胶为V3666，非充油三元乙丙橡胶为778Z。